全 文 ：文章编号 :100028551 (2008) 012049203
航天诱变创制带标记水稻新材料
及新品种选育上的应用
蒲志刚 张志勇 向跃武 蔡平钟 周贤明 张志雄
(四川省农业科学院生物技术核技术研究所 ,四川 成都 610066)
摘 要 :通过航天诱变获得一个壳色带标记的香型水稻新材料 ,利用常规育种方法将该材料直接转化为
不育系“花香 A”,该不育系在可恢性、不育性、异交习性等方面均达到三系不育系的标准 ,11 项指标达
国家 3 级米以上标准。将“花香 A”与恢复系“川恢 907”配组 ,培育出的水稻新品种“花香 7 号”已通过省
级审定。
关键词 :航天诱变 ;不育系 ;壳色标记 ;新品种
APPLICATION OF SPACE MUTATION ON CREATION OF RICE NEW MATERIAL
AND BREEDING OF NEW VARIETY
PU Zhi2gang ZHANG Zhi2yong XIANG Yue2wu CAI Ping2zhong ZHOU Xian2ming ZHANG Zhi2xiong
( Institute of Biotechnology and Nuclear Technology , Sichuan Academy of Agricultural Sciences , Chengdu , Sichuan 610066)
Abstract :One rice material with quasi2aromatic and special color2glumes has been selected through space mutation. A new
cytoplasmic male sterile line was transferred from the special rice material . The abortive fertility of sterility is stable , its
restoring and combining ability is well . The rice quality of Huaxiang A reaches the third grade rice high2quality standard. A
new high yielding hybrid rice cultivar (Huaxiang 7) was bred from the cytoplasmic male sterile line“Huaxiang A”and restorer
line ’“Chuanhui 907 ”, which already passed provincinal evaluation.
Key words :space mutation ; CMS line ; color2glume marker ; new variety
收稿日期 :2007204225 接受日期 :2007206226
基金项目 :四川省应用基础项目 (07J Y0292104) ;四川省财政厅农作物育种工程 (2006YZGG012003)
作者简介 :蒲志刚 (19772) ,男 ,四川南充人 ,在读博士 ,专业方向为生物化学与分子生物学。E2mail :zhigangpu @1261com
通讯作者 :张志雄 (19562) ,男 ,四川蓬溪人 ,研究员 ,从事作物遗传育种。E2mail :zhangzhx1010 @1631com 航天诱变育种在我国已有 20 多年的历史 ,利用该项技术已成功选育出了 30 多个作物新品种 ,为我国农业生产作出了巨大的贡献[1、2 ] 。随着研究的不断深入 ,航天诱变导致植物生理生化的改变和植物染色体的变化以及染色体内碱基的改变等方面也有了相当多的研究[3 ,4 ] 。目前 ,其研究的难点仍然是探索航天诱变的作用机理 ,以及如何更好的将诱变的特点用于科学研究 ,如育种新材料的创制、诱变后植物特殊生理生化过程、利用航天诱变克隆植物某些功能基因等。从 2001 年起我们先后通过“神舟 3 号”、“神舟 4号”飞船、返回式卫星及 2006 年我国首颗航天育种卫星 ———实践八号搭载籼型水稻保持系和恢复系材料。 经过几年研究 ,获得了空间技术诱变优良突变体材料300 多份 ,构建了空间技术效应研究和育种基础研究群体。利用这些材料完成了水稻某些基因的定位工作[5 ] ,并选育出了优良的水稻不育系“花香 A”。将“花香 A”与多个恢复系配组获得的新组合“花香 7 号”表现出良好的产量优势 ,现将试验结果报道如下。1 “花香 A”的选育过程2001 年选送水稻保持系材料 H9808B 搭载神舟 3号飞船 ,在外太空绕地球飞行 108 圈后返地。在 SP2中发现 1 株颖壳为橙红色、茎杆节间上部为橙红色的
94 核 农 学 报 2008 ,22 (1) :49～51Journal of Nuclear Agricultural Sciences
变异株 ,编号为 SP001 ,将其与不育系宜香 1A 成对测
交 ,F1 表现为对宜香 1A 有较好的保持性 ,后经连续定
向回交转育 ,到 2006 年夏季已达第 10 代 ,同年该突变
体经连续自交 ,已达第 11 代 ,农艺性状已完全稳定 ,转
育的不育系定名为“花香 A”,保持系为“花香 B”。其
选育过程如图 1 :
2001 年秋季
2002 年夏季
2002 年秋季
2003 年春季
2006 年夏季
H9808B 保持系材料搭载神舟 3 号飞船上天
SP1
宜香 1AΠSP2001 SP2 橙红色颖壳变异
F1ΠSP3001 SP2001 连续自交
BC10 Π
花香 A
SP11001
花香 B
图 1 “花香 A”不育系的选育过程
Fig. 1 The selection of new CMS line“Huaxiang A”
2 “花香 A”的特征特性
“花香 A”的播抽天数为 90d 左右 ,植株高度 88cm ,
主茎叶片数 14 叶 ,剑叶较长、直立。穗平均着粒 148
粒 ,千粒重 30g。表现叶色淡绿 ,苗期长势中等 ,株叶
形态紧凑 ,分蘖力较强 ,茎秆粗壮有韧性。拔节前叶
鞘、叶脉、叶枕均无色 ,拔节后新出叶片主脉橙红色 ,茎
秆每节自下而上由白色逐渐变成橙红色 ,茎节底部橙
红色明显。经遗传变异分析 ,该颜色性状为一对隐性
基因控制。颖尖无芒无色 ,柱头无色 ,颖壳橙红色 ,极
易辨别。
从 BC2 开始对“花香 A”回交不育系单株进行花粉
镜检 ,其不育性以碘败为主 ,少量圆败。对 BC10不育系
1000 株以上群体农艺性状调查 ,100 穗套袋自交育性
检测 ,以及花粉镜检未发现有正常染色的花粉粒 ,套袋
自交结实率为 0 ,不育株率达 100 % ,不育度 100 % ,农
艺性状整齐一致 ,败育彻底 ,达到三系不育系的要求。
对“花香 A”进行开花习性调查 ,晴天始花时间 8∶
30、盛花时间 11∶30 ,午前花比例达 70 %。其柱头中等
发达 ,柱头外露率 63 %左右 ,双柱头外露率 30 %左右 ,
开花习性良好。
“花香 A”米质优良 ,米粒有香味。经农业部稻米
及制品质量监督检验测试中心检测 12 项指标中 ,除直
链淀粉偏低外 ,其余 11 项指标均达国家优米质标准
(表 1) 。
此外 ,不育系“花香 A”还与本所选育的恢复系 ,如
川恢 200925、川恢 1023、川恢 107 等配组 ,有 3 个组合
参加了四川省区域试验和重庆市预备试验。
表 1 “花香 A”米质检测结果
Table 1 The rice quality of“Huaxiang A”
项目
item
糙米率
brown rice
rate
精米率
mill rice
rate
整精米率
head rice
rate
垩白粒率
chalky
grain rate
粒长
Mm grain
length
长宽比
length2width
ratio
垩白度
chalkiness
degree
透明度
transpar2
ency
碱消值
alkali spr2
eading value
胶稠度
gel
consistency
蛋白质
protein
直链淀粉
amylose
结果 8013 % 7213 % 5218 % 21 % 614 311 310 % 1 615 86 1019 1216 %
判定 2 级 2 级 2 级 3 级 2 级 1 级 1 级 1 级 1 级 等外
3 “花香 A”的应用
“花香 A”可恢复性好 ,配合力强 ,曾先后与川恢
907、川恢 949、川恢 802、川恢 1023263、川恢 102、川恢
2009219、绵恢 725、蜀恢 527、辐恢 838 等多个恢复系测
交 ,测交后的株系在行比、品比及多点试验中表现出明
显的产量优势 ,亩产在 550～700kg ,结实率达 80 %～
90 % ,较对照 II 优 838 增产 415 %～1613 % (表 2) 。表
明“花香 A”具有较好的一般配合力和较高的特殊配合
力 ,可恢性良好。
尤其是与川恢 907 配组 ,选育出了优质高产抗病
的香型杂交稻组合花香 7 号。川恢 907 是杂交、复交、
辐射处理和花药培养相结合选育的大穗、大粒、高配合
力的强恢复系。2005 - 2006 年“花香 7 号”参加重庆区
域试验 ,比对照 Ⅱ优 838 增产 410 % ;生产试验 ,平均亩
产 564121kg ,比对照 Ⅱ优 838 增产 4102 %。经农业部
稻米及制品质量监督检验测试中心检测 ,除直链淀粉
外 ,“花香 7 号”其余指标均达国家优质米标准 (表 3) 。
05 核 农 学 报 22 卷
表 2 “花香 A”与部分恢复系测交组合产量性状表
Table 2 Grain yield and their components of hybrid rice“Huaxiang A”and some of restorer lines
不育系
sterile
line
恢复系
restoring
line
穗长
ear length
(cm)
穴有效穗
Effective
panicles per hill
穗着粒数
grains per
spike
穗实粒数
grain number
per panicle
结实率
seed setting
rate
( %)
千粒重
10002grain
weight
(g)
产量
yield
(kg)
花香 A 川恢 103022 29185 1112 259 235 91103 2715 72511
花香 A 川恢 200925 30105 1015 266 24713 92197 3017 79712
花香 A 川恢 2007227 30138 1312 209 153 73133 2919 60413
花香 A 川恢 1023263 2916 1315 23310 19115 82119 3014 78519
花香 A 川恢 2009219 3017 916 247 226 91141 2818 62410
II 优 838(CK) 25154 1417 18718 14715 77142 2516 55511
表 3 花香 7 号的米质检测结果
Table 3 The rice quality of“Huaxiang 7”
项目
item
糙米率
brown rice
rate
精米率
mill rice
rate
整精米率
head rice
rate
垩白粒率
chalky
grain rate
粒长 mm
grain
length
长宽比
length2
width
ratio
垩白度
chalkiness
degree
透明度
transpar2
ency
碱消值
alkali
spreading
value
胶稠度
gel
consistency
蛋白质
protein
直链淀粉
amylose
结果 8019 % 7219 % 6314 % 29 % 618 312 714 % 2 511 78 1010 1312 %
判定 2 级 2 级 2 级 3 级 2 级 1 级 1 级 1 级 1 级 等外
4 讨论
航天诱变用于水稻育种主要作用是通过诱变创造
变异 ,扩大水稻遗传种质资源。由于种质资源的匮乏 ,
随着时间的推移 ,杂交水稻育种要再选育出具有突破
性的品种十分艰难 , 如果这种状况不得以改变还可能
因为品种中狭窄的遗传距离而导致某一病害大规模发
生 ,将会造成水稻生产毁灭性的灾难。航天诱变是利
用理化因素对生物的作用加速了变异的遗传范围和种
类 ,与自然界的变异没有本质的区别 ,因此不会对环境
产生污染和不良影响[6 ] , 它对获得水稻基础研究所需
要的材料也具有重要作用 ,利用航天诱变可以获得自
然界难以获得的特异性状的材料 ,特别是一些性状在
隐性基因纯合才能得以表达的材料[7～9 ] 。
航天诱变育种目前也还存在很多急需解决的关键
问题 ,尤其是在突变体的筛选工作中。突变体一般在
SP2 后才开始出现 ,但由于一些性状从外观上难以显
现与观察 ,如抗病、耐热、品质等 ,而这些性状在水稻育
种中又显得十分重要 ,因此必须通过外界条件创造选
择压来对航天诱变突变体进行选择 ,这种选择最好在
SP2 代以后开始 ,至少需要两年以上的重复。
本研究中航天诱变创造的带特异标记的水稻材料
具有较大的应用价值 ,将其标记转育到水稻不育系或
恢复系中 ,可以用于杂交水稻制种过程中区分真假杂
种 ,确保种子纯度和生产安全。此外该材料的特异壳
色与正常水稻颖壳颜色区分十分明显 ,利用此标记完
全可以进行机械选种。在转基因的研究中 ,该壳色基
因还可以作为一个安全标记基因 ,用于转基因材料的
筛选等。
参考文献 :
[1 ] 刘录祥 ,郑企成. 空间诱变与作物改良. 北京 :原子能出版社 ,1997
[2 ] 蒋兴村. 空间诱变育种进展及前景. 空间科学学报 ,1996 ,16 (增
刊) :77～82
[3 ] 谢立波 ,郭亚华 ,邓立平. 空间诱变育成甜椒新品种宇椒 1 号. 黑
龙江农业科学 ,2004 , (1) :49～50
[4 ] 陈子元. 从辐射育种的发展来展望航天育种的前景. 核农学报 ,
2002 ,16 (5) :261～26
[5 ] 蒲志刚 ,张志勇 ,等. 水稻空间诱变的遗传变异及突变体 AFLP 分
子标记. 核农学报 , 2006 ,20 (6) :486～489
[6 ] 王彩莲. 植物空间诱变效应的研究及其应用探讨. 中国农学通
报 ,1996 ,12 (5) :24～27
[7 ] 徐建龙 ,林贻滋 ,等. 水稻空间诱变育种的研究. 核农学报 ,1997 ,
11 (1) :9～14
[8 ] 李源祥 ,李金国 ,等. 水稻空间技术育种的研究. 遗传 ,2002 ,24 (4) :
434～438
[9 ] 王侠礼. 航天育种的成就与进展. 安徽农业科学 ,2004 ,32 (4) :781
～782
15Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2008 ,22 (1) :49～51